Космос → Что будет, если воздушный шар наполнить гелием и выпустить в космос?

21 Окт
2012

1. Если шар наполняли в космическом корабле при атмосферном давлении и затем отпустили в открытый космос, где давление близко к нулю, он, скорее всего, моментально лопнет от внезапно возросшей разницы давлений по обе стороны от оболочки. Однако, если материал шара достаточно прочен, тогда он начнет увеличиваться в размерах.
Если шар надували вне космического корабля (или ему удалось не лопнуть при перемещении из корабля в открытый космос), тогда он будет вести себя так же, как и любой другой предмет такой же массы, потому что в вакууме нет сопротивления воздуха. Например, эксперименты показали, что перышко там падает с той же скоростью, что и свинцовая гиря.

2. Если шар не лопнул немедленно, его судьба зависит от того, где его выпустили и как быстро он движется.
Существует три варианта. Если шар отпустили на высоте, где атмосферное сопротивление незначительно и он перемещается с достаточно высокой скоростью в подходящем направлении, он будет продолжать свой полет в космическом пространстве, пока его не проткнет какой-нибудь предмет, например, метеорное тело или космический мусор.
Если же на большой скорости шарик опустится слишком низко и столкнется с земной атмосферой, тогда он испарится или загорится. Но если шар летит не быстро, над атмосферой, он будет падать, пока не встретится с атмосферой и не замедлится. Затем шар достигнет той высоты, где окружающий его воздух будет иметь такую же плотность. На этом месте он и останется до тех пор, пока не лопнет от воздействия постороннего предмета или от старости.

3. Ответ прост — воздушный шар будет вести себя так же, как и любой предмет, отпущенный в космос: он продолжит свое путешествие по той же траектории, пока не вмешается другая сила. Если его выпустят близко к планете или подобному объекту, тогда он будет двигаться по орбите этого космического тела.
Так случилось в ходе одного из первых в США экспериментов со спутниками связи Echo1A и Echo 2 (Echo1A больше известен как Echo1, но настоящий спутник Echo1 разбился 13 мая 1960 года).
Спутники Echo представляли собой сделанные из серебристого майлара шары диаметром 30,5 м в полностью надутом состоянии. Предполагалось, что спутники будут передавать радио- и телевизионные сигналы, а также частично обеспечат работу международного телефона. Echo должны были работать в пассивном режиме: радиоволны просто отскакивали от их сияющих поверхностей, которые в сочетании с относительно низкими орбитами (между 1519 и 1687 км над Землей) делали их хорошо видимыми снизу.
В самом деле довольно высокое альбедо спутника, благодаря которому он сиял ярче, чем звезда первой величины (самая яркая звезда в любом созвездии), однажды привело в замешательство Артура Кларка. Он и Стенли Кубрик обсуждали сценарий фильма «Космическая одиссея», который вышел в 2001 году. Кларк как раз говорил режиссеру о том, что в сюжете обязательно должны быть пришельцы и летающие тарелки. И когда оба мужчины взглянули на небо над квартирой Кубрика в Нью-Йорке, они были потрясены: над их головами медленно проплывал светящийся круг, точь-в-точь космический корабль инопланетян. Это был Echo1.
Шары Echo также принимали участие в исследовании атмосферного сопротивления, давления Солнца, динамики космических кораблей и общей геометрической геодезии. Кроме того, программа Echo позволила Пентагону определить точное местоположение Москвы. И отнюдь не для мирных целей, а для того, чтобы аккуратно забросать советскую столицу ракетами. Третий спутник НАСА, PAGEOS, разрабатывался специально для геодезических исследований и был запущен на полярную орбиту в 1966 году.
Успешная деятельность спутников доказывает тот факт, что шар может спокойно летать в космосе, хотя, безусловно, существуют особенности работы с ними. Если оболочка шара подвергается действию прямых солнечных лучей, тогда он будет вращаться, потому что газ на солнечной стороне расширяется быстрее. Также есть риск утечки газа с этой стороны: ни один материал не дает стопроцентную гарантию герметичности, когда речь идет о гелии или водороде. К тому же расширяющийся газ может растянуть оболочку шара и сделать ее более уязвимой для внешних воздействий.
Через определенное время весь газ улетучится из шара. Однако сам он не сдуется в привычном понимании: он сохранит сферическую форму, даже когда будет абсолютно пуст. Это произойдет потому, что в космосе нет внешнего давления, как в атмосфере Земли.
Во время программы Echo было установлено, что из-за его большой поверхности и низкой массы космические шары подвержены воздействию со стороны потоков частиц, известных как «солнечный ветер». Фактически вдали от орбиты Земли шар дрейфует именно в таких потоках и, кажется, будучи проверенным и дешевым устройством, является гораздо более простым аналогом широко рекламируемого солнечного паруса.


 

Комментарии:

наверх